TCP 序号、窗口与拥塞控制公式表

首部与 MSS

TCP Data Offset 以 4 B 字为单位：基本首部 Data Offset=5，对应 20 B；最大值 15，对应 60 B。

路径 MTU 已知时，常用 MSS 上限：无选项 IPv4/TCP、MTU 1500 B：MSS 只计算 TCP 数据，不包含 IP 和 TCP 首部。

字节序号

报文段首字节序号为，数据长度为 B：SYN、FIN 各占用一个序号：其中标志存在时指示量，否则为 0。纯 ACK 不推进本方向序号。

接收方连续收到此前全部字节后：序号字段为 32 bit，计算按模循环。

接收缓存与接收窗口

设：

RcvBuffer：接收缓存容量。
LastByteRcvd：已接收最高字节位置。
LastByteRead：应用已读取最高字节位置。

连续字节模型下：

TCP 首部 Window 字段从 ACK 指示的下一个期望字节开始通告可接收范围：若采用半开区间，可接收序号范围为：

发送窗口

接收窗口和拥塞窗口共同限制在途数据：当前未确认在途数据为 FlightSize：发送缓存、应用可用数据、MSS 和 Nagle 等机制还可能形成额外限制。

时延带宽积与吞吐

路径瓶颈速率为 bit/s：换算为字节：窗口足够稳定时：上式中 rwnd、cwnd 使用 B；若窗口直接用 bit 表示，则不乘 8。

RTT 估计

教材常取、。实现还会设置 RTO 上下限，并在连续超时后指数退避。

重传报文段的 ACK 可能同时对应原发送和重传，RTT 采样应避开这种歧义。

慢开始

传统离散 RTT 模型中，每个确认新数据的 ACK 使：一个 RTT 内约确认当前窗口的数据，因此：达到 ssthresh 后转入拥塞避免。题目若按每轮给出整数 MSS，依题目指定切换点取值。

拥塞避免

按 ACK 更新的常见近似式：一轮 RTT 累计约增加：

拥塞信号后的窗口

教材常用：题目也可能直接按丢包前 cwnd/2 计算。

超时

传统规则：随后重新慢开始。

3 个重复 ACK

Reno 风格快速恢复的关键取值：收到确认新数据的 ACK 后：Tahoe 风格在快速重传后把 cwnd 降到 1 MSS。计算题必须按题目指定算法处理。

TCP 窗口计算例

发送方已发送序号 1000～3999，收到 ACK=2500，接收方通告 rwnd=4000 B，拥塞窗口 cwnd=5000 B。

未确认数据：发送限制：可继续发送：若下一个未发送字节序号为 4000，可发送区间为 [4000,6500)。

HTTP 小对象时延

使用 TCP 非持久连接获取一个小对象，忽略 DNS、TLS、发送和处理时间：其中 1 RTT 用于 TCP 握手，1 RTT 用于请求到响应首字节。持久连接可以复用握手，拥塞窗口和慢开始仍会影响对象实际发送时间。

王道口径补充（2026-09-16 审校）

以下各条由第 5 章错题反推补入，均按王道教材口径，与上面按 RFC 写的公式有出入时以本节为准：

快恢复后的 cwnd：王道取 $旧$ ，不加 3 MSS；超时则 $旧$ （不小于 2），。
ssthresh 取的是出现拥塞时 cwnd 的一半，不是旧 ssthresh 的一半。
慢开始阶段加倍不越过门限：若，则下一个 RTT 的。
cwnd 的增加都发生在收到确认之后：问”第个 RTT 内发送的报文段都被确认时”，要把该轮的增量算上（2009 真题：超时时 16KB，第 4 个 RTT 后为 9KB）。
发送窗口 = ，再减去已发送未确认的字节（2010、2021 真题）。
SYN 与 FIN 各消耗一个序号，纯 ACK 不消耗；已发送的应用层数据量 = FIN 序号 − SYN 序号 − 1（2020 真题）。
确认号是期望收到的下一个字节；窗口值从确认号算起。
TCP 按 MSS 分割数据，重传也以 MSS 为单位；MSS 在三次握手时协商，取双方较小值。
序号绕回时间 （为字节/秒）：40Gb/s 下约 859ms。
释放连接的最短时间：主动关闭方 1RTT + 2MSL，被动关闭方 1.5RTT。

计算顺序

给两个方向分别维护序号空间。
数据按字节数推进，SYN、FIN 各额外推进 1。
用 ACK 确定累计确认边界和接收窗口左边界。
用 min(rwnd,cwnd) 求发送限制，再扣 FlightSize。
窗口与吞吐计算先统一 bit/B。
RTO 依次更新 EstimatedRTT、DevRTT、RTO。
拥塞题区分慢开始、拥塞避免、超时和 3 个重复 ACK。

考研笔记